Tidak Hanya Sebagai Organ Pernapasan, Paru-paru Ternyata Adalah Organ Penghasil Darah

254
paru-paru

Oleh: Li Zhi

Untuk pertama kalinya dikonfirmasi bahwa paru-paru adalah organ penghasil darah, lebih dari setengah trombosit di dalam tubuh hewan berasal dari paru-paru. Dan yang lebih lebih penting lagi, untuk kali pertamanya juga mereka menemukan bahwa paru-paru menyimpan berbagai sel progenitor megakaryosit yang sebelumnya diabaikan. Sel-sel ini dapat digunakan untuk memulihkan sumsum tulang yang rusak.

Pada 22 Maret lalu, jurnal terkemuka “Nature” memublikasikan hasil penelitian yang penting dari tim profesor Mark R.Looney di UCSF, Amerika Serikat. Untuk pertama kalinya mereka mengkonfirmasikan bahwa paru-paru adalah organ yang menghasilkan darah, lebih dari setengah trombosit di dalam tubuh hewan berasal dari paru-paru.

Dan yang lebih lebih penting lagi, untuk kali pertamanya juga mereka menemukan bahwa paru-paru menyimpan berbagai sel progenitor megakaryosit yang sebelumnya diabaikan. Sel-sel ini dapat digunakan untuk memulihkan sumsum tulang yang rusak.

Tidak diragukan lagi, temuan penting ini membuktikan bahwa paru-paru merupakan organ yang sangat kompleks, tidak hanya sebagai organ pernapasan, tapi juga membentuk komponen penting dari darah.

“Kami mengamati fenomena dalam tubuh tikus, dan apa yang kami amati pada tikus ini menunjukkan paru-paru bisa memainkan peran kunci dalam pembentukan darah pada manusia.  Bagi pasien yang menderita jumlah trombosit yang rendah, yang disebut trombositopenia dan pasien yang membutuhkan transplantasi paru-paru, ini adalah temuan yang memiliki implikasi besar dalam memahami penyakit manusia,” kata Looney dalam wawancaranya dengan divisi berita UCSF Nicholas Weiler.

Mark R.Looney

Profesor Looney adalah seorang ahli dalam bidang imunitas bawaan organ paru-paru, studi baru ini dimungkinkan karena telah melalui penyempurnaan teknik yang dikenal dengan “2-photon intravital microscopy, 2PIVM” (pencitraan intravital dua foton).

Teknik yang baru-baru ini dikembangkan oleh Looney dan Matthew F. Krummel, PhD, seorang profesor UCSF patologi yang juga merupakan salah satu penulis.

Pendekatan pencitraan ini memungkinkan para peneliti untuk memvisualisasikan perilaku sel dalam pembuluh darah paru-paru tikus. Looney dan timnya menggunakan teknik ini untuk menguji interaksi antara sistem kekebalan tubuh dan sirkulasi trombosit dalam paru-paru.

Proses pencitraan 2-photon intravital microscopy/ 2PIVM yang sedikit kejam.

Dalam sebuah penelitian rutin, tim Prof Looney menggunakan pencitraan 2-photon intravital microscopy mengamati interaksi antara sistem imun paru-paru dengan trombosit dalam darah, dan secara mengejutkan mereka menemukan bahwa megakaryosit dari tikus penerima segera mulai kembali ke dalam pembuluh darah paru-paru. Hal ini menunjukkan bahwa megakaryosit yang memproduksi keping darah di paru-paru berasal dari sumsum tulang.

Trombosit pertama kali ditemukan pada 1882 oleh seorang dokter Italia bernama JB Bizozzero (1846-1901) yang juga penemu Helicobacter pylori. Selama ini dianggap sebagai sisa-sisa sel darah non-fungsional, tapi ternyata berperan penting dalam proses hemostasis (berhentinya suatu perdarahan sebagai reaksi tubuh terhadap adanya luka), dan sejak itu trombosit memiliki namanya sendiri.

Belakangan, para ilmuwan secara bertahap menemukan bahwa fungsi utama dari trombosit adalah menghentikan perdarahan, dan memperbaiki pembuluh darah yang rusak, tapi masih sedikit yang kita pahami tentang bagaimana terjadinya proses tersebut.

Sebelum penelitian ini muncul, para sarjana umumnya percaya bahwa megakariosit ditemukan terutama di sumsum tulang dan menyelesaikan proses produksi trombosit di sumsum tulang. Meskipun sebelumnya ada yang menemukan megakaryosit di paru-paru, dan menemukan fenomena yang aneh.

Para peneliti lalu menelusuri keseluruhan ‘siklus hidup’ dari megakaryocytes/megakaryosit, mereka menemukan megakaryocytes mungkin dari sumsum tulang, kemudian membuat jalan ke paru-paru, dan di situ megakaryocytes mulai memproduksi trombosit.

Penemuan megakaryosit dan sel induk darah pada paru-paru ini menimbulkan pertanyaan, “Bagaimana sel-sel ini bergerak bolak-balik antara paru-paru dan sumsum tulang?

Untuk menjawab pertanyaan ini, para peneliti melakukan serangkaian studi transplantasi paru-paru.

Ketika tim Profesor Looney melihat aktivitas megakaryosit secara real time menggunakan pencitraan intravital dua foton, profesor Looney pun berpikir saatnya sudah tiba.

“Ketika kami menemukan populasi cukup besar megakaryocytes di paru-paru, kami menyadari bahwa kami harus menindaklanjuti,” kata, Emma lefrancais, penulis pertama studi tersebut.

Penelitian ini menggunakan strain tikus yang direkayasa sehingga trombositnya dapat memancarkan (fluoresensi) warna hijau terang. Peneliti menggunakan pencitraan intravital dua foton mengamati paru-paru tikus dan mencatat gerakan megakaryosit.

Dan tak lama kemudian, para peneliti menemukan pasokan besar megakaryocytes ini memproduksi lebih dari 10 juta trombosit per jam di dalam paru-paru tikus. Berarti, lebih dari setengah trombosit berasal dari paru-paru.

Jadi, hal ini terjadi dalam pembuluh darah paru-paru, bukan pada sumsum tulang. Kabut tebal yang selama ini menyelimuti para ilmuwan pun akhirnya tersingkirkan. Terakhir, melalui transplantasi paru-paru, profesor Looney membuktikan bahwa megakaryosit di dalam paru-paru berenang dari sumsum tulang menuju ke paru-paru.

“Hal ini sangatlah menarik. Ternyata megakaryosit itu berjalan mulai dari sumsum tulang menuju ke paru-paru untuk menghasilkan trombosit,” kata Guadalupe Ortiz-Muñoz, PhD.

Ada kemungkinan bagi megakaryosit itu sendiri, pembuluh darah di dalam paru-paru lebih sempit, sehingga beban produksi jauh lebih baik buat mereka untuk menghasilkan trombosit. Atau mungkin karena paru-paru melepaskan beberapa sinyal molekul, yang lebih baik bagi megakaryosit untuk menghasilkan trombosit.

Megakaryosit yang berjalan di dalam pembuluh darah paru-paru sedang memproduksi trombosit.

Untuk membuktikan kemampuan megakaryosit menghasilkan trombosit, para peneliti mentransplantasikan paru-paru dengan sel-sel progenitor megakaryosit berpendar pada tikus mutan dengan jumlah trombosit yang rendah.

Transplantasi ini menghasilkan ledakan besar trombosit yang bisa dengan cepat pulih hingga pada tingkat normal, dan mampu bertahan selama beberapa bulan. Bagi para peneliti, hal ini menunjukkan bahwa sel-sel progenitor megakaryosit dalam paru-paru transplantasi telah menjadi aktif dengan jumlah trombosit yang rendah pada tikus penerima, dan telah menghasilkan sel-sel megakaryosit baru yang sehat untuk memulihkan produksi trombosit dengan tepat.

Analisis sumsum tulang tikus penerima menunjukkan bahwa sel-sel flouresensi yang berasal dari paru-paru transplantasi segera melakukan perjalanan ke sumsum tulang yang rusak, dan memberikan kontribusi terhadap produksi darah bukan hanya trombosit, tetapi juga terhadap berbagai sel-sel darah, termasuk sel-sel kekebalan tubuh.

Terakhir, para peneliti mentransplantasikan paru-paru yang sehat pada tikus mutan, dimana semua selnya berpendar (fluoresensi) dan sumsum tulangnya tidak memiliki sel-sel induk darah normal.

Analisis sumsum tulang tikus penerima menunjukkan bahwa sel-sel flouresensi yang berasal dari paru-paru transplantasi segera melakukan perjalanan ke sumsum tulang yang rusak, dan memberikan kontribusi terhadap produksi darah bukan hanya trombosit, tetapi juga terhadap berbagai sel-sel darah, termasuk sel-sel kekebalan tubuh seperti neutrofil, sel B dan sel T.

Percobaan ini menunjukkan bahwa paru-paru menjadi tuan rumah berbagai sel progenitor darah dan sel-sel induk yang mampu mengganti kerusakan sumsum tulang dan memulihkan produksi berbagai komponen darah.

“Observasi ini mengubah paradigma yang ada mengenai pembentukan sel darah, biologis dan penyakit paru-paru, serta transplantasi paru-paru,” ungkap ahli paru, Guy A. Zimmerman, MD, ketua asosiasi Departemen of Internal Medicine, University of Utah School of Medicine. AS.

Referensi:

【1】Lefrançais E,Ortiz-Muñoz G,Caudrillier A,Mallavia B,Liu F,et al.2017.The lung is a site of platelet biogenesis and a reservoir for haematopoietic progenitors.Nature advance online publication

【2】Looney MR,Thornton EE,Sen D,Lamm WJ,Glenny RW,Krummel MF.2011.Stabilized imaging of immune surveillance in the mouse lung.Nat Meth 8:91-6

【3】Machlus KR,Italiano JE.2013.The incredible journey:From megakaryocyte development to platelet formation.The Journal of Cell Biology 201:785-96

【4】AschoffL.1893.Uber capillare Embolie von riesenkemhaltigen Zellen.Arch Pathol Anat Phys 134:11-4

【5】Howell WH,Donahue DD.1937.THE PRODUCTION OF BLOOD PLATELETS IN THE LUNGS.The Journal of Experimental Medicine 65:177-203

【6】http://www.ucsf.edu/news/2017/03/406111/surprising-new-role-lungs-making-blood.

(Sound of hope/jhony/rp)